Структурные формы и структуры

1.

СТРУКТУРНЫЕ
ФОРМЫ И
СТРУКТУРЫ
Лекции доцента С.К. Кныша
© Томский политехнический университет,2005
© Оформление: Яковлева Л.А.

2. Требуется 1. Определить элементы залегания пласта: азм. пр.; азм.пад. и угол падения. 2. Определить нормальную мощность пласта. 3. Определить гл

На рисунке показан выход пласта
марганцевых руд на поверхность.
Мощность наносов в пределах участка
около 0,5 м. Руды окислены до глубины
15 м от поверхности.
Требуется
1. Определить элементы
залегания пласта: азм.
пр.; азм.пад.
и угол падения.
2. Определить
нормальную мощность
пласта.
3. Определить глубины
подсечения кровли
пласта скважинами №№ 1,
2 и 3.
4. Выбрать место
заложения штольни для
отбора технологической
пробы неокисленных руд.
5. Построить геологический разрез по линии I–I.
6. Построить продольную
вертикальную проекцию
пласта.

3.

Под структурной формой понимается геологические тела и форма их
деформации
Структура
1.
2.
3.
4.
5.
(земной коры) – совокупность структурных форм
- Слоистая
Слой
- Складчатая
Складка
-Трещинная
Трещина
- Разрывная
Дизъюнктив
-Блоковая
Блок

4.

КЛАССИФИКАЦИЯ
СТРУКТУРНЫХ ФОРМ И СТРУКТУР
I. Первичные – структуры, которые возникают в процессе образования горных пород:
А. Слоистые (стратиграфические)
Б. Магматические
В. Трещинные (первичная трещиноватость)
II. Вторичные – возникающие после образования горных
пород и связанные с тектоническими движениями:
А. Структуры, возникающие без разрыва пород
1 - складчатые (или пликативные)
Б. Структуры, возникающие с разрывом пород
1 - дизъюнктивы- разрывы со смещением,
2 - тектоническая трещиноватость, кливаж –
(разрывы без смещения)

5.

СЛОИСТЫЕ
(СТРАТИГРАФИЧЕСКИЕ)
СТРУКТУРЫ

6.

Слоистость –
первичная неоднородность
осадка, выражающаяся чередованием пород
различного состава или окраски
Слой – плитообразное тело, сложенное породой определенного состава, структуры, цвета и ограниченное двумя
поверхностями наслоения.
Пласт – синоним слоя.
Пропласток (прослой), линза, слоёк
Слоеватость (по Н.Б. Вассоевичу) – это
слоистость без слоев

7.

Совокупность слоев мало различающихся по составу и возрасту, могут объединяться в
пачки, толщи, свиты, серии
1
2
3
4
Маркирующие горизонты – слои, позволяющие
расшифровать тектоническую структуру участка.
Латеральное оканчание слоя
(конседиментационное и
постседиментационное ):
-выкливание
-фациальное замещение
-тектоническое, интрузивное срезание
- денудационное срезание

8.

КЛАССИФИКАЦИЯ СЛОЕВ ПО МОЩНОСТИ
Слои
1. Микрослоистые
2. Листоватые
3. Тонкослоистые
4. Среднеслоистые
5. Крупнослоистые
6. Массивнослоистые
7. Гигантослоистые
Мощность
Мощность, см
менее 0,2
2 – 0,2
10 – 2
50 – 10
100 - 50
более 100
более 1000
- толщина слоя:
истинная (Б-Г)
горизонтальная (А-Б)
вертикальная (Б-В)
видимая (1-2)
Пережим слоя, выклинивание слоя

9.

СТРУКТУРНЫЕ ТИПЫ СЛОИСТОСТИ
По морфологическим особенностям выделяют:
Типы и разновидности слоистости, по Е.П. Брунсу: а – горизонтальная,
б – линзовидная, в – волнистая, г-з – косая: г – многоэтажная косая речных отложений, д – перекрестная, образовавшаяся при морских течениях,
е – клиновидная эоловых отложений, ж – диагональная (отложения временных потоков), з – диагональная дельтовых отложений

10.

ГЕНЕЗИС СЛОИСТОЙ СТРУКТУРЫ
ОСАДОЧНЫХ ПОРОД
Факторы:
1. Тектонические движения
2. Физико-географические:
а) Рельеф в области сноса и области накопления
б) Климат
в) Деятельность организмов
3. Динамический и химический режим
среды

11.

Схема смещения фациальных зон и образования слоев
при
трансгрессии
и
регрессии:
1 – галечник; 2 – пески; 3 – глины; 4 – известняки; 5 – подстилающие породы; 6 – профиль морского дна и поверхности суши; 7– границы между
разновозрастными слоями при
различных положениях уровня
моря I–V; 8 – границы между
слоями одинакового состава

12.

СОГЛАСНОЕ
И НЕСОГЛАСНОЕ
ЗАЛЕГАНИЕ
ГОРНЫХ ПОРОД

13.

Процесс осадконакопления, тектонические движения и смена палеогеографической обстановки
приводят к различному соотношению слоев:
1. Согласное залегание слоев
Верхняя
толща
Перерыв
2. Параллельное
(стратиграфическое)
несогласие
Нижняя
толща
Верхняя
толща
Перерыв и
складчатость
3. Угловое (стратиграфическое
и тектоническое) несогласие
Нижняя
толща

14.

СТРАТИГРАФИЧЕСКИЕ, УГЛОВЫЕ НЕСОГЛАСИЯ
Фиксируются по элементам залегания пород
нижней и верхней толщи:
- резкое угловое (углы падения слоев
разных толщ отличаются на >300)
-Не резкое угловое (углы падения слоев
разных толщ отличаются на <300)
- географическое (углы падения слоев разных толщ
отличаются на < 10)
- азимутальное угловое (не совпадает
только простирание толщ)

15.

Согласное залегание
осадочных пород:
а - горизонтальное;
б - наклонное;
в - складчатое.
Несогласное залегание
осадочных пород:
а - параллельное; б - с угловым несогласием
1 - конгломераты; 2 - пески, песчаники; 3 - глины, глинистые сланцы; 4 -известняки

16.

17.

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ УГЛОВЫЕ НЕСОГЛАСИЯ
Обусловлены тектоническими разрывами и перемещением
блоков горных пород
Признаки:
а) Наличие зеркал скольжения и тектонических брекчий
б) Срезание поверхностью несогласия слоев верхней
толщи
в) Более древний возраст верхней толщи по отношению
к нижней
1 – тектоническое;
2 - стратиграфическое

18.

По масштабу проявления несогласия
делятся на:
- Региональные. Характеризуются распространением на огромных территориях и могут
быть в разных частях региона параллельными,
а в других – угловыми
- Локальные. Распространены на небольшой
площади (в пределах отдельных структур).
Приурочены к сводам антиклинальных складок,
куполам, тектоническим блокам, испытывающим восходящие вертикальные движения

19.

ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ
ЗАЛЕГАНИЕ
ОСАДОЧНЫХ
ГОРНЫХ ПОРОД

20.

Горизонтальное залегание осадочных пород
характеризуется горизонтальным или близким к нему расположением поверхностей
наслоения пород.
ГЛАВНЫЕ ПРИЗНАКИ:
1) Абсолютные отметки кровли (или подошвы) слоя
должны быть одинаковыми в разных точках
2) Границы между слоями на топографической карте
совпадают с горизонталями рельефа или
располагаются между ними
3) В рельефе более древние слои обнажаются в
пониженных частях, а молодые – на возвышенных
участках

21.

Изображение горизонтально
залегающих слоев: а – на плане;
б – разрезе; в – в колонке

22.

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ СЛОЯ
1.
2.
3.
4.
С помощью анероида(илиGPS): m=h2-h1
С помощью угломера и видимой мощности: m = a sin
По геологической карте с горизонталями рельефа
По данным бурения скважин
125
85
Измерение мощности горизонтально залегающего слоя с помощью анероида (а),
угломера (б) и по горизонталям на геологической карте (в)

23.

НАКЛОННОЕ ЗАЛЕГАНИЕ СЛОЯ
Слои наклонены к горизонту под углом
Моноклинально залегающие рыхлые (1) и плотные (2) слои

24.

ЭЛЕМЕНТЫ ЗАЛЕГАНИЯ НАКЛОННОГО СЛОЯ
1. Линия простирания - принадлежит плоскости и
располагается горизонтально
2. Линия падения – линия наибольшего наклона
3. Угол падения (α) – угол между линией падения и ее
проекцией на горизонтальную плоскость
Измерение горным компасом
элементов залегания пласта

25.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИННОЙ МОЩНОСТИ СЛОЯ
АБ – горизонтальная (mг)
БВ – вертикальная (mв)
БГ – истинная (mи)
1–2 – видимая
а – ширина выхода (на плане)
– угол падения
– угол склона

26.

Различные случаи определения истинной
мощности наклонно залегающих слоев в
сечениях, перпендикулярных к простиранию слоя: а – при горизонтальной
поверхности рельефа, б – по керну буровой
скважины, в – при наклонной поверхности
рельефа (слой падает в сторону наклона
поверхности рельефа, круче рельефа), г – то же
(слой падает в сторону наклона поверхности
рельефа, поло-же рельефа), д – то же (слой
падает в сторону, противополож-ную наклону
поверхности
рельефа);
Н
–
истин-ная
мощность; h – видимая мощность; α – угол
падения слоя; β – угол поверхности рельефа

27.

ИЗОБРАЖЕНИЕ НАКЛОННО ЗАЛЕГАЮЩИХ
СЛОЁВ
1. По точкам пересечения
линии разреза с
линиями выхода
поверхностей
напластования и углу
падения пласта

28.

ИЗОБРАЖЕНИЕ
НАКЛОННОГО СЛОЯ
С ПОМОЩЬЮ ИЗОГИПС
Геометрия
наклонной
плоскости: а – в аксонометрии, б - вертикальный
разрез вкрест простирания
(вид сбоку) по линии ВГ
Стратоизогипсы – это линии
равных числовых отметок
поверхности наслоения
(кровли или подошвы) слоя.
Заложение (а) – проекция отрезка
линии падения слоя на
горизонтальную плоскость,
заключенного между двумя
изогипсами.

29.

ИЗОБРАЖЕНИЕ НАКЛОННОГО СЛОЯ
С ПОМОЩЬЮ ИЗОГИПС
Стратоизогипсы – это
линии равных числовых
отметок поверхности
наслоения
Заложение (b) – проекция
отрезка линии падения слоя
на горизонтальную
плоскость, заключенного
между двумя изогипсами
Зависит от угла наклона слоя,
сечения горизонталей и масштаба карты

30.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ
(по известному углу падения)
Масштаб 1:1000
1. На разрезе проводятся
параллельные линии с
высотой сечения h равной
сечению горизонталей,
отложенному в масштабе
карты (масштаб 1:1000)
2. Проводится линия падения
(mn) наклонной плоскости
3. Проекция отрезка линии
падения на горизонтальную плоскость (а) - величина заложения

31.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА ПАДЕНИЯ НАКЛОННОЙ
ПЛОСКОСТИ (по величине заложения)
1. В масштабе карты строим разрез ( АБ)
по линии I-II
2. На нижнюю линию разреза переносим
с плана точки пересечения (а,б,в,г) линии
разреза I-I с изогипсами наклонной
плоскости
3. Точки а,б,в,г сносим по вертикали на горизонтальные линии
в соответствии с их абсолютной отметкой (точки А,Б,В,Г)
4. Через точки АБВГ проводим линию
падения плоскости и транспортиром
определяем угол падения

32.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА ПАДЕНИЯ
(по треугольнику падения)
1.
На плане по линии падения строится треугольник падения. Треугольник падения
прямоугольный; вершина треугольника
опираются на изогипсу 30, а вершина
основания треугольника на 10 м.
2. Основание треугольника – проекция линии
падения, заключенная между изогипсами 30 м и 10м
3. В масштабе карты на плане откладываем
высоту треугольника (h=20 м или 2 см) и
проводим гипотенузу треугольника
4. Угол падения ( ) – угол между гипотенузой и
основанием треугольника

33.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЗАЛЕГАНИЯ ПО
ТРЕМ ТОЧКАМ (скважинам)
Масштаб 1:10000
Пласт подсечен скважинами в
трех точках с абс. отметками
А=600м; В=300 м; С=-100 м
__________________________
Определить:
Азм. пр. (простирание)
Азм. пад. (падение)
Угол пад. (падение)

34.

1. Соединяем точки А (max) и С
(min) и на этом отрезке
плоскости находим
промежуточную точку пласта
с отметкой 300 м.
2. Соединяем точки с отметками 300 м и получаем положение линии простирания
3. Линия падения перпендикулярна линии простирания и
направлена от больших числовых отметок к меньшим.
4. Строим треугольник падения
(h=300 м) и определяем угол
падения ( )

35.

№ варианта
Расположение скважин В, С, Д
по отношению к скв. А в …м
по аз. …
Цифровые данные по скв. в м
Числитель – абс. отметка устья
Знаменатель – глубина по скв. до пласта
А
Б
С
Д
1
В-420, СВ 45°; С-700, ЮВ 98°;
Д-360, ЮВ 146°
300/500
200/700
500/600
600/?
2
См. вар. 1
400/600
500/400
300/600
200/?
3
В-570, СВ 45°; С-430, ЮВ 135°;
Д-620, ЮВ 100°
200/700
400/500
300/500
500/?
4
См. вар. 3
600/400
400/600
500/600
300/?
5
В-590, В 90°; С-450, Ю 180°; Д640, ЮВ 145°
200/700
500/600
400/600
600/?
6
См. вар. 5
600/500
300/600
500/700
400/?
7
В-590, Ю 180°; С-750, ЮВ
143°; Д-580, ЮВ 113°
400/700
600/500
400/600
300/?
8
См. вар. 7
400/500
200/700
300/500
500/?
9
В-530, ЮВ 105°; С-710, СВ 63°;
Д-510, ЮВ 142°
300/400
200/600
400/400
100/?
10
В-460, ЮЗ 225°; С-460, ЮВ
130°; Д-630, Ю 180°
200/700
300/600
400/500
500/?

36.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЗАЛЕГАНИЯ
ПО ВЫХОДУ ПЛАСТА В РЕЛЬЕФЕ НА КАРТЕ
Геологический план с линией
выхода поверхности (кровли или
подошвы) пласта
__________________________
Определить:
Азм. простирания
Азм. падения
Угол падения

37.

1. Линия выхода пересекает горизонтали рельефа в точках
с абсолютными отметками
2. Через точки с одинаковыми
отметками проводим линии
простирания (изогипсы
60,50,40,30)
3. Линия падения направлена от
изогипс с большей отметкой к
меньшей
4. Угол падения определяется из
треугольника падения или
методом разреза
α

38.

ПОСТРОЕНИЕ ЛИНИИ ВЫХОДА ПЛОСКОСТИ
(ПЛАСТА) ПО ЭЛЕМЕНТАМ ЗАЛЕГАНИЯ
В точке А выход кровли или
подошвы пласта
Азм. падения 2200 ЮЗ; угол пад. 400
________________________________________________
Нанести линию выхода плоскости
(кровли или подошвы) на план

39.

1. В точке А строим линию
падения по азимуту 2200 ЮЗ и
линию простирания с
отметкой 80 м (изогипса 80).
Везде где она пересекает
горизонталь 80 будет выход
плоскости пласта
2. Чтобы найти другие точки
выхода необходимо построить
изогипсы 70, 90, 100 и их
точки пересечения с
горизонталями (70, 90,100)
3. Расстояние между изогипсами
равно величине заложения
наклонной плоскости с углом
падения 400

40.

4.
Соединяем точки пересечения изогипс с
одноименными горизонталями рельефа и
таким образом находим линию выхода
плоскости на плане

41.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ Абсолютной отметки ПЛАСТА и
Глубины СКВАЖИНЫ
Определить абс.отметку
кровли пласта в скв. В и С;
Определить глубину скв. В и
С до кровли пласта
1. Абсолютная отметка кровли в
скв. В = 50м
скв. С = 65 м
2. Глубина скважин: скв. В = 30 м
скв. С = 20 м

42. Задание по карте № 4

Вариант
ы
Условия задания
карта №4
Задание
Номер
поверхности
напластования
Определение
глубины
поверхности в
точках
№
точки
Азимут
падения в
градусах
Угол падения
в градусах
Вертикальная
мощность
слоя, м
0, 6
I
В,Б
А
150
45
10
1, 7
II
А,
А
100
50
20
2, 8
I
В, Б
А
200
40
10
3,9
II
А
В
350
45
20
4, 10
I
В, Б
Д
300
45
10
5
II
Е
С
300
40
10

43. Определение элементов залегания плоскости по её следам на стенках горной выработки

.
Определение элементов залегания плоскости по её
следам на стенках горной выработки
Например, на двух, имеющих
общее ребро вертикальных
стенках горной выработки,
простирающихся по азм.
I – ЮЗ 240˚ и II – ЮВ 145˚,
видны следы поверхности
напластования, падающие под
углами, соответственно,
β1 = 20˚ и β2 = 35˚.
Определить элементы
залегания этой поверхности
напластования

44. Определение элементов залегания плоскости по её следам на стенках горной выработки

•Выполнение задания сводится к развертке на
горизонтальную плоскость стенок горной
выработки с Δ ОАВ и ОАС и искомого Δ ОДА
(рис.).
Сначала из точки А проводим два луча по
азм. I и II. Затем чтобы получить т.т. В и С
отстраиваем прямоугольные треугольники
ОАВ и ОСА. Расстояние ОА берется
произвольно, важно только, чтобы у всех трех
треугольников оно было одинаковым.
• Соединяем т.т. В и С и получаем линию
простирания. Из т. А опускаем на линию
простирания перпенди-куляр и получаем т. Д и
линию АД – проекцию линии падения. Её
азимут – искомый азимут падения. В
рассматриваемом случае он равен ЮВ 170˚.
Отстраиваем прямоугольный треугольник ОДА
и находим искомый угол α – угол падения,
равный 45˚.

45.

Задание. Определение элементов залегания плоскости по её следам
на стенках горной выработки.
Варианты задач по заданию
I
II
III
IV
V
аз. I-СЗ 340°;
β1-20°
аз. II-СВ 70°;
β2-35°
аз. I-СЗ 340°;
β1-35°
аз. II-СВ 70°;
β2-20°
аз. I-С 0°;
β1-30°
аз. II-В 90°;
β2-45°
аз. I-С 0°;
β1-45°
аз. II-В 90°;
β2-30°
аз. I-Ю 180°;
β1-25°
аз. II-В 90°;
β2-40°
VI
VII
VIII
IX
X
аз. I-Ю 180°;
β1-40°
аз. II-З 270°;
β2-25°
аз. I-ЮЗ 250°;
β1-35°
аз. II-ЮВ 160°;
β2-50°
аз. I-СВ 70°;
β1-50°
аз. II-ЮВ 160°;
β2-35°
аз. I-СЗ 340°;
аз. I-СВ 20°;
β1-40°
β1-45°
аз. II-ЮВ 250°; аз.II-ЮВ 110°;
β2-30°
β2-35°

46.

Пример наклонного залегания слоев на карте и разрезе

47.

ИЗОБРАЖЕНИЕ НАКЛОННО ЗАЛЕГАЮЩИХ
СЛОЁВ
1. По точкам пересечения
линии разреза с линиями
выхода поверхностей
напластования и углу
падения пласта
При построении разрезов
необходимо учитывать
ориентировку разреза
относительно линии
падения и простирания

48. Рис. 97. Диаграмма для нахождения скорректированных углов падения при отклонении линии разреза от направления падения: - истинный угол пад

Рис. 97. Диаграмма
для нахождения
скорректированных
углов падения при
отклонении линии
разреза от
направления
падения:
- истинный угол
падения;
- угол отклонения
линии разреза от
направления падения;
в - видимый угол
падения на линии
разреза.
tg( в )= tg cos

49.

2. По точкам пересечения
линии разреза с
изогипсами кровли и
подошвы пласта
При построении разрезов не
нужно учитывать
ориентировку разреза
относительно линии падения
и простирания

50.

ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ КАРТ
МЕТОДОМ ПРОФИЛЕЙ
Построение структурной карты способом и профилей:
1 – номер скважины и отметка кровли пласта

51. ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ КАРТ по данным буровых скважин

Определение абсолютных
отметок поверхностей
верхнего и нижнего
опорных горизонтов по
данным буровых скважин

52.

ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ КАРТ по
данным буровых скважин
Варианты построения структурной карты:
I – вариант АБВ и АВГ (сплошные линии) – верно.
II- вариант АБГ и БВГ (пунктирные линии) – неверно
( за счет неверной интерпретации высотных отметок по
линии АВ)
Следует следить за тем, чтобы стороны
треугольников не пересекали изогипсы, на
которых отметки опорного горизонта
были бы выше или ниже отметок, указанных
на на концах соответствующей стороны
треугольника!
Варианты построения структурной карты: Iвариант АБВ (сплошные линии) – неверно;
II- вариант АВГ и БВГ (пунктирные линии) –
верно

53.

ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ КАРТЫ
МЕТОДОМ СХОЖДЕНИЯ
Структурная карта, построенная методом схождения. Тонкие линии – стратоизогипсы поверхности
верхнего опорного горизонта; утолщённые линии
– стратоизогипсы поверхности нижнего опорного
горизонта; пунктирные линии – изохоры.
Цифры на изохорах– мощности (м). Остальные
цифры – абсолютные отметки (м)
1. Используя структурную карту кровли и
сопоставив с ней
мощность пород
строят структурную
карту подошвы
2. Изопахиты – линии
равных истинных
мощностей
3. Изохоры – линии
равных вертикальных
мощностей

54. ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ КАРТЫ МЕТОДОМ СХОЖДЕНИЯ

Структурная карта,
построенная методом
схождения. Тонкие
линии – стратоизогипсы
поверхности верхнего
опорного горизонта;
утолщённые линии –
стратоизогипсы
поверхности нижнего
опорного горизонта;
пунктирные линии –
изохоры.
Цифры на изохорах–
мощности (м). Остальные
цифры – абсолютные
отметки (м)

55.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИКОНТУРНОЙ ЗОНЫ ВНК
Положение контуров газоносности и нефтеносности.
Части пласта:
1 – нефтенасыщения;
2 – газонасыщения;
3 – водонасыщения;
4 – глины; 5 – алевриты;
6 – известняки; зоны:
7 – водонефтяного контакта,
8 – газонефтяного
контакта;
h1, h2 – внешний и внутренний контуры нефтеносности;
r1, r2 – то же, газоносности